¿Se puede enseñar a un ordenador a crear un antibiótico? Esa es una de las preguntas que se hizo el biotecnólogo coruñés César de la Fuente, y la respuesta resultó ser afirmativa. A sus 38 años, el investigador ha recibido numerosos reconocimientos por su trabajo, que desarrolla actualmente en la Universidad de Pensilvania, en Estados Unidos. Allí lidera un grupo de investigación centrado en el uso de ordenadores para descubrir nuevos antibióticos que puedan hacer frente a bacterias resistentes.
“Las infecciones causadas por bacterias matan a más de 1 millón de personas al año”, asegura De la Fuente. Y es que las bacterias resistentes a los antibióticos van camino de convertirse en la gran amenaza para la supervivencia de los seres humanos, pero, pese a ello, la inversión para encontrar una solución es escasa y actualmente existen pocos grupos de investigación que dediquen su trabajo a este asunto.
Uno de ellos es el Machine Biology Group, que lidera el coruñés en la universidad estadounidense. Su trabajo se centra en el uso de ordenadores y de la inteligencia artificial para desarrollar moléculas sintéticas que puedan dar lugar a nuevos antibióticos que hagan frente a estas bacterias resistentes.
Gracias a esta labor investigadora, la American Chemical Society designó a De la Fuente mejor investigador joven de EEUU en 2020, solo un año después de que el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) lo eligiese como uno de los diez mejores innovadores del mundo menores de 35 años en ciencias de la vida y la salud.
Además, la lista Forbes lo seleccionó en 2021 como uno de los 100 españoles más creativos, año en el que también fue reconocido con el premio Fundación Princesa de Girona en Investigación Científica 2021. El pasado 15 de febrero se conoció asimismo que había sido seleccionado como el único científico que va a representar a Estados Unidos durante los próximos cinco años en la Global Young Academy o Academia Joven Mundial (GYA, por sus siglas en inglés).
Tu trabajo se centra en la investigación de nuevos antibióticos que puedan combatir bacterias resistentes. ¿Por qué se hacen resistentes las bacteria y qué riesgos conlleva?
Las infecciones causadas por bacterias hoy en día matan a más de 1 millón de personas al año. Ya es una realidad bastante dramática. Cada vez más hay pacientes que llegan a los hospitales con infecciones que son intratables con los antibióticos que tenemos disponibles, y la proyección es mucho peor. La proyección actual es que para el año 2050 mueran 10 millones de personas al año como consecuencia de estas infecciones. Esa es la gran motivación que tiene mi grupo: intentar hacer algo.
De hecho, vosotros sois uno de los pocos grupos que investigan este ámbito.
Esa es otra problemática, y es que hay muy poca inversión en este campo. Probablemente es el problema de salud global que menos inversión tiene y que más personas mata en el mundo. Y las Big Pharma no invierten nada porque el mercado no tiene una solución económica viable. Estamos en una situación un poco rara en ese sentido, porque no hay mucha innovación y la innovación depende de un par de grupos académicos como el nuestro que intentan pensar en cosas diferentes.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) reconoce ese problema y alerta de que muchas infecciones comunes volverán a ser potencialmente mortales.
La Organización Mundial de la Salud reconoce que es un problema tremendo, pero no hay mecanismos de inversión. Un artículo en Nature de hace unos días decía que cada vez hay menos investigadores en este campo porque no hay inversión ni pública ni privada, con lo cual no hay, digamos, gasolina para continuar este trabajo en muchos ámbitos, no solo en el ámbito académico, también en el ámbito de industria. Entonces es un problema muy grande.
“No sé hasta qué punto tenemos que llegar para que se dé el tipo de inversión que se dio con la covid”
César de la Fuente
Y no se está atajando a tiempo…
Si piensas un poco en la historia, el primer antibiótico fue la penicilina, que la descubrió Alexander Fleming en 1928. Es decir, llevamos menos de 100 años con antibióticos. Es muy poco tiempo si piensas en la historia de la humanidad. Durante este tiempo los seres humanos hemos logrado duplicar nuestra esperanza de vida, y eso es gracias a los antibióticos, a las vacunas y al agua potable. La medicina moderna no sería posible sin antibióticos que funcionen. No serían posibles intervenciones como una cirugía, un trasplante de órganos, un parto, un tratamiento de quimioterapia o de cualquier paciente que está inmunosuprimido.
Todos ellos se podrían infectar muy rápidamente con bacterias que luego los pueden matar. En un futuro sin antibióticos la medicina moderna tal y como la conocemos colapsaría. Es como una pandemia silenciosa, en el sentido de que va aumentando las muertes cada año, pero no hay inversión. No sé hasta qué punto tenemos que llegar para que se dé el tipo de inversión que se dio con la covid, por ejemplo, donde todo el mundo vio que era una problemática grande. Ahora nos tenemos que centrar en esto y focalizar igual.
¿Por qué se vuelven resistentes las bacterias? ¿Hemos hecho un mal uso de los antibióticos?
Esa es una causa importante, pero no es la única, sí lo es el uso masivo de antibióticos. Por ejemplo, cuando vas al médico y tienes una infección vírica pero no se sabe exactamente lo que tienes pueden prescribirte un antibiótico para curarse en salud. Lo que pasa es que los antibióticos no funcionan contra los virus. Ese es un mal uso del antibiótico que luego puede llevar a la sobreexposición de bacterias que tenemos en nuestro cuerpo y que se conviertan en resistentes a antibióticos.
Y luego esas infecciones se pueden propagar muy fácilmente entre humanos, entre animales y humanos, entre diferentes ecosistemas y el ser humano. Las bacterias se hacen resistentes cuando les metes mucho antibiótico durante un tiempo. Ellas se replican en cuestión de minutos y desarrollan a lo largo de su evolución mutaciones que les ayuden a combatir esos agente peligroso para ellas. Al final, es selección natural. Ellas intentan desarrollar mecanismos para que no las mate el antibiótico y es así como desarrollan estas resistencias. Están intentando sobrevivir igual que todos.
“Decidimos explorar el cuerpo humano por primera vez como fuente de antibióticos y encontramos miles que nunca se habían descrito”
César de la Fuente
Tu trabajo liderando el Machine Biology Group se basa en el desarrollo de nuevos antibióticos, pero haciendo uso de ordenadores. ¿Cómo comenzó esta investigación?
En mi laboratorio solemos intentar desarrollar antibióticos contra las bacterias que causan la mayor problemática hoy en día, y para ello usamos métodos de inteligencia artificial. Hace unos años, cuando estaba en el MIT, nos hicimos la pregunta fundamental de si era posible que uno enseñara un ordenador a crear un antibiótico. Ahí fuimos capaces de entrenar a un ordenador, a un algoritmo, para crear nuevos antibióticos. Lo que hicimos es coger las moléculas que nos dio el ordenador, y sintetizarlas químicamente, y luego las testamos contra bacterias que tenemos en el laboratorio y veíamos si se morían o no. Ahí vimos que una de ellas era muy buena matando a las bacterias y que tenía relevancia clínica. Y luego vimos que esa molécula también era efectiva en un modelo de relevancia preclínica. Este artículo lo publicamos en 2018 y abrió un campo nuevo.
Luego, cuando empecé aquí, en la Universidad, nos hicimos otra pregunta bastante básica, y es que si podíamos usar los ordenadores para acelerar el proceso de descubrir nuevos antibióticos. Esto venía motivado por el hecho de que con los procesos tradicionales se tardan unos seis años en descubrir nuevos candidatos preclínicos de antibióticos y cuesta un montón de dinero, más de 2 billones de dólares americanos. Entonces pensamos que con la inteligencia artificial podríamos acelerar este proceso para disminuir el tiempo y el coste.
¿Qué resultados habéis obtenido? ¿En qué trabajáis ahora?
Primero decidimos explorar el cuerpo humano por primera vez como una fuente de antibióticos y encontramos miles de antibióticos nuevos que nunca se habían descrito. Esto abrió de nuevo un campo donde podemos usar algoritmos para minar el mundo biológico y encontrar nuevas moléculas. Y luego generamos esta hipótesis de que quizás podríamos encontrar este tipo de moléculas similares a lo largo de la evolución. Entonces ahí es cuando miramos los organismos extintos, incluidos los neandertales y los denisovanos, y encontramos antibióticos ahí.
Más recientemente, tenemos un artículo que nos acaban de aceptar donde minamos todos los organismos extintos conocidos por la ciencia como fuentes de antibióticos, y hemos sido capaces de encontrar antibióticos nuevos en el mamut, y otros organismos. Es un campo dedicado a la capacidad de traer de vuelta a la vida moléculas que ya no existen pero que nos pueden ayudar a hacerle frente a problemas de hoy, como el problema de la resistencia a los antibióticos.
¿Cuál es la aplicación de estos descubrimientos? ¿Podrán usarse en personas a medio plazo?
Eso ya es más complicado. Nosotros lo que hemos sido capaces de hacer es acelerar este proceso con IA. De hecho, lo que antes llevaba seis años ahora son horas. En cuestión de horas podemos descubrir cientos o miles o cientos de miles de candidatos preclínicos. Eso es lo que hemos logrado hasta la fecha. Luego, predecir lo que va a pasar en ensayos clínicos es mucho más complicado y hay más variables, no solo la científica.
“La ciencia puede ser un motor y a largo plazo puede revertir un montón de dinero y riqueza económica a un país”
César de la Fuente
Viviendo y desarrollando tu labor investigadora en Estados Unidos, ¿cómo ves desde allí el ámbito científico y de innovación en España y en Galicia?
Siempre hace falta invertir más en ciencia y en España es un porcentaje bastante pequeño del Producto Interior Bruto. Es el mensaje de siempre, y es un poco pesado decirlo tanto, pero es la verdad. Si quieres hacer algo tienes que invertir. ¿Por qué conseguimos vacunas contra la covid? Porque se invirtió en ciencia. Yo confío mucho en la capacidad humana de de afrontar problemas que parecen imposibles, confío plenamente en ello, de hecho, hay muchos ejemplos históricos. Luego hay que ponerlo fácil para retener talento y para traer de vuelta a casa el talento, para construir un ecosistema de innovación.
También diría que hay que dejar a un lado la mentalidad cortoplacista que tenemos en inversión y que dependa de partidos políticos, es un error que lleva a que sea muy cambiante todo. La ciencia necesita un plan a largo plazo de inversión de verdad y con una dedicación absoluta. Yo creo que tanto la derecha, como la izquierda, como los de centro, se pueden poner de acuerdo en que la ciencia es fundamental como motor de un país. Si España quiere ser competitiva en ese sentido se van a tener que poner de acuerdo. La ciencia puede ser un motor y a largo plazo puede revertir un montón de dinero y riqueza económica a un país.
Estando tan lejos imagino que también echarás de menos A Coruña. ¿Qué es lo que más añoras?
Mi familia, amigos, conocidos… y la comida, obviamente. De hecho, el otro día estuve en Puerto Rico en una conferencia y tenía Estrella Galicia y me compré un par… (ríe). Pero sí, lo echo de menos. A Coruña es un sitio precioso, y me encanta pasear por el Paseo Marítimo. Aunque es cierto que voy mucho para allá, una o dos veces al año.
